Svetloba in barve -2. del. Kako zaznamo barve? | Satcitananda – Inštrukcije Riki

Svetloba in barve -2. del. Kako zaznamo barve?

Na očesni mrežnici so celice, imenovane paličnice. To so svetlobni sprejemniki, ki lahko zaznavajo zelo slabotno svetlobo in jo prikažejo kot svetlo – temno sliko. Pri nočnem gledanju je oko najbolj občutljivo za svetlobo valovne dolžine okoli 550nm. Pri tej svetlobi zazna oko še svetlobni tok gostote približno:

I=10^{-12}\,\text{W/m}^{2}

Zanimivo je, da je največja občutljivost očesa za svetlobo primerljiva z največjo občutljivostjo ušesa za zvok frekvence 1000 Hz.

Na mrežnici pa so tudi barvno občutljive celice, imenovane čepnice. Rumena pega, to je vdolbina v mrežnici nasproti leče, vsebuje številne čepnice. Pri človeku omogočajo barvni vid. Človeško oko lahko zaznava barve samo v primeru dovolj močne svetlobe. Največja občutljivost očesa je pri rumeno zeleni svetlobi valovne dolžine 555 nm. Čepnice imajo tri vrste pigmentov, ki so “uglašeni” na tri valovne dolžine. Vrhovi občutljivosti posameznih vrst čepkov so na 420 – 440nm (S – short, kratek), 530 -540nm (M – middle, srednji) ter 560 – 580nm) (L – long, dolg).

To je tribarvni (trikromatski) sistem gledanja. Značilen je za nekatere primate in človeka. Mnogo drugih primatov in sesalcev je dvobarvnih (dikromatskih) z zelo omejeno barvno zaznavo ali brez barvne zaznave. Druge živali (tropske ribe, ptice) imajo celo štiribarvno gledanje, saj živijo v barvno intenzivnem okolju, kjer je natančno razlikovanje barv nujno za preživetje.

Normalizirano občutljivost posameznih čepkov za valovno dolžino svetlobe, podaja spodnja slika.

SML2

 

Vzemimo, da na oko pada svetloba s spektralno gostoto:

I(\lambda)

Odzivi čepkov očesa so:

X=\int_{-\infty}^{+\infty}I(\lambda)\,S(\lambda)\,d\lambda

Y=\int_{-\infty}^{+\infty}I(\lambda)\,M(\lambda)\,d\lambda

Z=\int_{-\infty}^{+\infty}I(\lambda)\,L(\lambda)\,d\lambda

Barvi vtis da vsota vse treh vrednosti odzivov  X+Y+Z. To imenujemo tribarvni aditivni model zaznave barv. Primati, ki ga uporabljajo, so trikromati. Kumulativno občutljivost človeškega očesa na monokromatske barve kaže spodnja slik.

občutljivost_na_barve2

Isti barvni vtis lahko dobimo z mešanjem svetlobe različnih valovnih dolžin. Ta pojav se imenuje metamerizem. Metamerizem nastane zato, ker se vsak tip čepkov odziva na kumulativno svetlobno energijo v pasu, ki ga pokriva. Različne kombinacije svetlobe vseh možnih valovnih dolžin lahko povzročijo enak odziv in enako zaznavo barve.

Vtis bele svetlobe dobimo, če je pada v oko zvezni spekter naravne svetlobe sonca ali diskreten spekter fluorescenčnega svetila. Pogoj je le, da sta odziva X+Y+Z v obeh primerih enaka.

Zakaj pa je potem umetna svetloba večine varčnih žarnic večkrat neprijetna, “bode v oko”, čeprav jo oko zazna kot belo svetlobo?

Za isto sevalno energijo je sevalna moč odvisna od pasovne širine svetlobe – manjša pasovna širina (diskretna svetloba ene same frekvence) pomeni večjo moč. Večja moč pomeni večjo obremenitev tipal (čepnic) v mrežnici, vidnih živcev ter receptorjev svetlobe v možganih.